Duplicació del DNA i Expressió Gènica: Transcripció i Traducció
Duplicació del DNA (Replicació)
Les cadenes de DNA serveixen com a motlle per a formar noves cadenes complementàries, podent formar dues dobles hèlix amb nucleòtids idèntics. Se separen per un enzim.
Hipòtesis de la Replicació
- Semiconservativa: Watson i Crick creuen en la complementarietat de bases. Les dues dobles hèlix estan formades per una cadena antiga i una de nova.
- Conservativa: Dues cadenes noves formen una doble hèlix.
- Dispersiva: Les cadenes resultants estan formades per fragments de doble hèlix.
Funció de la DNA Polimerasa
L'enzim DNA polimerasa s'encarrega d'afegir nucleòtids a l'extrem on es troba el C3' lliure d'una cadena preexistent. Només creix en sentit 5'→3'. El filament serà antiparal·lel i complementari al patró.
Fragments d'Okazaki
Són sintetitzats a l'inici per l'RNA polimerasa i continuats per la DNA polimerasa, en sentit 5'→3' sobre diferents regions de la cadena patró. Sense moure's, perden la part d'RNA i se substitueix per DNA, mantenint-se units entre si en sentit 3'→5'.
Duplicació en Cèl·lules Procariotes (CP)
Fase d'Iniciació
L'enzim helicasa inicia el procés, trenca els ponts d'hidrogen i separa les cadenes. Les proteïnes estabilitzadores mantenen la separació i s'inicia la forqueta de replicació. El procés és bidireccional: una helicasa en cada sentit, dues forquetes enfrontades formen bombolles.
Fase d'Elongació
- L'RNA polimerasa sintetitza un fragment curt d'RNA (format per 10 nucleòtids), anomenat encebador, actuant com a iniciador.
- La DNA polimerasa sintetitza una nova cadena de DNA en sentit 5'→3' utilitzant trifosfats.
- L'RNA sintetitza i, a partir d'això, la DNA polimerasa sintetitza més, formant els fragments d'Okazaki.
- La DNA polimerasa retira l'RNA i afegeix nucleòtids de DNA.
- Finalment, intervé la DNA lligasa que uneix els diferents fragments sintetitzats.
Resultats de l'elongació:
- Cadena avançada (nova)
- Cadena retardada (vella)
Duplicació en Cèl·lules Eucariotes (CE)
- El DNA està associat a histones, formant nucleosomes.
- La longitud del DNA eucariota és més gran que la del bacteri.
- Els fragments d'Okazaki són més petits (100-200 nucleòtids).
- El procés de replicació es duu a terme durant el període S de la interfase.
Expressió Gènica: Del DNA a la Proteïna
Mecanisme pel qual es passa de la seqüència de nucleòtids de DNA a la seqüència d'aminoàcids d'una proteïna.
Transcripció
Es duu a terme on es troba el DNA cel·lular o genoma. En CE és al nucli; en CP, a la zona del citoplasma on es localitza el material genètic. A partir de la seqüència de nucleòtids d'un gen es fa una còpia amb una seqüència de nucleòtids complementaris (mRNA).
Traducció
Es duu a terme als ribosomes i s'obté una seqüència d'aminoàcids a partir de la seqüència de ribonucleòtids de l'mRNA obtingut en la transcripció.
- En CE, l'mRNA se sintetitza al nucli i abans de sortir experimenta la maduració.
- En CP, l'mRNA no experimenta maduració i abans d'acabar la síntesi comença a traduir-se.
Codi Genètic
És la correspondència entre triplets de nucleòtids de l'mRNA i els aminoàcids que formen les proteïnes.
Degeneració del codi genètic: Els aminoàcids són codificats per diversos triplets. Generalment, els triplets difereixen en un sol nucleòtid.